Đặc tính của đường vật lý được sử dụng để truyền các bản tin mtp

Mạc Huy Điệp Đồ án tốt nghiệp Li Gii Thiệu Công nghệ viễn thông mục tiêu hàng đầu quốc gia giới Nó coi kết cấu sở hạ tầng kinh tế quốc dân Dịch vụ điện thoại quốc tế trước coi xa xỉ ngày trở nên thông dụng với hầu hết người Công nghệ kỹ thuật đại viễn thông ngày phát triển áp dụng rộng rãi hầu Mạng điện thoại trước sử dụng tổng đài diều khiển nhân công với kỹ thuật truyền dẫn tương tự chuyển sang sử dụng tổng đài điện tử SPC (Stored Program Controled) với kỹ thuật truyền dẫn số Từ kỹ thuật truyền dẫn số đời thay hoàn toàn kỹ thuật tương tự tính ưu việt việc chuyển mạch, xử lý, truyền dẫn, với việc phát triển hồn thiện kỹ thuật thơng tin số mạng thơng tin tồn cầu việc đưa vào sử dụng thay toàn tổng đài điện tử số bước nhảy vọt hệ thống mạng điện thoại quốc tế Đặc biệt việc sử dụng hệ thống báo hiệu số (Hệ thống báo hiệu kênh chung) có tốc độ cao, dung lương lớn, độ tin cậy cao, tính kinh tế, tính mềm dẻo thay tồn hệ thống báo hiệu cũ hệ thống báo hiệu R2 (Hệ thống báo hiệu kênh riêng) nhằm đáp ứng đầy đủ nhu cầu loại hình dịch vụ tương lai mạng điện thoại công cộng PSTN, mạng số liên kết đa dịch vụ ISDN, mạng trí tuệ IN, mạng thơng tin di động số PLMN Trong thời gian làm đồ án với nhiệm vụ: “TÌM HIỂU TỔNG QT VỀ KỸ THUẬT THÔNG TIN SỐ, TỔNG ĐÀI ĐIỆN TỬ SỐ SPC VÀ ĐI SÂU VÀO VIỆC TÌM HIỂU HỆ THỐNG BÁO HIỆU SỐ TRONG MẠNG ĐIỆN THOẠI CÔNG CỘNG PSTN” Tơi trình bày thành ba phần là: Phần I: Khái quát kỹ thuật thông tin s Mạc Huy Điệp Đồ án tốt nghiệp Phần II: Tổng quát cấu trúc chức tổng đài điện tử số SPC Phần III: Tìm hiểu hệ thống báo hiệu số mạng điện thoại công cộng PSTN Trong phần cố gắng sâu, tìm hiểu trình bày với tất hiểu biết Nhưng khối lượng công việc lớn, nội dung liên quan đến nhiều lĩnh vực thời gian thực đồ án có hạn nên q trình thực khơng thể tránh khỏi sơ xuất Vì tơi mong nhận góp ý nhận xét thầy bạn bè để giúp tơi hồn thành cơng việc cách thành công Tôi xin chân thành cảm ơn giúp đỡ nhiệt tình, bảo ban chu đáo của: thầy giáo: Vũ Đức Lý - cán giảng dạy khoa điện tử - Viễn thông - Trường đại học Bách khoa Hà Nội giành nhiều thời gian quý báu hướng dẫn tạo điều kiện cho hon thnh nhim v ca mỡnh Mạc Huy Điệp Đồ án tốt nghiệp PHN I KHI QUT V KỸ THUẬT THÔNG TIN SỐ CHƯƠNG CƠ SỞ THÔNG TIN SỐ I SỰ PHÁT TRIỂN CỦA MẠNG VIỄN THÔNG Lịch sử phát triển mạng viễn thông gắn liền với phát triển mạng điện thoại chuyển mạch điện thoại, vòng 35 năm trở lại chứng kiến phát triển vượt bậc kỹ thuật chuyển mạch tảng cách mạng công nghệ, đặc biệt phát triển kỹ thuật số Ở hầu hết nước, dịch vụ liên lạc đường dài tự động hóa, dịch vụ điện thoại quốc tế trước coi dịch vụ xa xỉ trở nên thông dụng với hầu hết người Trong năm 90 kỷ XX, mạng viễn thơng phát triển với tốc độ chóng mặt, phát triển cho đời nhiều dịch vụ mới, từ chỗ ban đầu có dịch vụ điện thoại công cộng với phương thức chuyển mạch khí cổ truyền xuất thêm nhiều dịch vụ đáp ứng nhu cầu ngày cao người tiêu dùng đòi hỏi xã hội Mạng viễn thông ngày bao gồm ứng dụng sau: MẠNG THOẠI CÔNG CỘNG THÔNG TIN THƯƠNG MẠI MẠNG BÁO HIỆU MẠNG DI ĐỘNG MẠNG THƠNG MINH Hình 1: Các ứng dụng mạng viễn thông MẠNG S A DCH V Mạc Huy Điệp Đồ án tèt nghiÖp Một điểm phát triển mạng viễn thông thay đổi quan điểm từ nút (Tổng đài) sang quan điểm mạng lĩnh vực điều hành, bảo dưỡng phát triển mạng Một cấu trúc mạng dựa tách biệt phần chuyển mạch dịch vụ, cho phép người điều hành mạng người cung cấp dịch vụ thêm vào thay đổi dịch vụ đường dây cách linh hoạt hiệu Như mơ hình cho mạng viễn thơng ngày có cấu trúc: TRUY NHẬP Dịch vụ CHUYỂN MẠCH TRUYỀN TẢI CUNG CẤP ĐIỀU HÀNH Hình 2: Mơ hình mạng viễn thông ngày Sự phát triển công nghệ có vai trị to lớn phát triển mạng viễn thơng, lớp truyền tải có kỹ thuật SDH (Synchronous Digital Hierarchy) cho phép thực việc ghép kênh lớn quy định tiêu chuẩn truyền đồng mạng, hệ thống nối chéo số DCC cho phép thực việc ghép tách kênh đơn giản sử dụng có hiệu dung lượng tổng đài Tại lớp chuyển mạch truy nhập mạch điện truyền thống thay phương thức chuyển mạch gói nhanh tin cậy thơng qua phương thức truyền không đồng ATM (Asynchronous Transfer Mode), kỹ thuật truyền dẫn số tốc độ cao GHF mà không ảnh hưởng đến nội dung truyền dẫn II NGUYÊN LÝ KỸ THUẬT TRUYỀN DẪN Truyền dẫn chức truyền tín hiệu từ nơi đến nơi khác Hệ thống truyền dẫn gồm thiết bị phát nhận phương tiện truyền lặp lại chúng Thiết bị phát Phương tiện Bộ lặp lại Phương tiện Hình 3: Cấu hình hệ thống truyn dn Thit b nhn Mạc Huy Điệp §å ¸n tèt nghiƯp Thiết bị phát phát truyền tín hiệu đầu vào (tín hiệu gốc) để truyền chúng cách hiệu qua phương tiện, thiết bị nhận tách tín hiệu gốc tín hiệu nhận Đồng thời lặp lại xử lý việc bù lại trình truyền Các phương tiện truyền bao gồm dây đồng cáp đồng trục, radio, ống dẫn sóng cáp sợi quang truyền dẫn bao gồm phần truyền dẫn thuê bao nối liền máy thuê bao với tổng đài phần truyền dẫn tổng đài nối tổng đài Truyền dẫn gồm truyền dẫn cáp, truyền radio, liên lạc vệ tinh, truyền tivi, liên lạc sợ quang ống dẫn sóng Liên lạc đất dùng chuyển tiếp phục hồi sử dụng phương tiện truyền dẫn III ĐẶC ĐIỂM TRUYỀN DẪN SỐ Truyền dẫn số có nhiều ưu điểm truyền dẫn tương tự, chống tạp âm gián đoạn xung quanh tốt có lặp để tái tạo, cung cấp chất lượng truyền dẫn tốt khoảng cách truyền dẫn kết hợp nguồn dịch vụ có đường truyền dẫn số truyền dẫn chuyển thành tín hiệu số thơng tin loại nào, tạo tổ hợp truyền dẫn số tổng đài số Nó tạo kinh tế cho hệ thống phẩn tử bán dẫn dùng cho truyền dẫn số mạch tổ hợp số sản xuất hàng loạt mạng liên lạc trở thành thơng minh thực việc chuyển đổi tốc độ cho dịch vụ khác nhau, thay đổi thủ tục DSP ( Xử lý tín hiệu số), chuyển đổi phương tiện truyền dẫn, v v Tuy nhiên truyền dẫn số có nhược điểm dải tần công tác tăng lên việc số hóa tín hiệu cần có chuyển đổi A/D, D/A đồng phát thu, thiết bị chuyển đổi cần có để kết hợp hệ FDM hệ TDM hệ thống số khơng tương thích với hệ thống có trước Mạc Huy Điệp Đồ án tốt nghiệp CHNG KỸ THUẬT PCM (ĐIỀU CHẾ XUNG MÃ) I CẤU HÌNH CƠ BẢN CỦA KIỂU TRUYỀN TIN PCM Nguyên lý kiểu truyền tin PCM PCM phương pháp chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số thơng tin chứa mẫu tín hiệu tương tự biểu diễn từ mã dạng chuỗi bit Trước tiên tín hiệu vào đượclấy mẫu cách sau lượng tử hóa trục biên độ Các mức lượng tử đưa tới mạch mã hóa để tạo dạng mã thích hợp tuỳ theo đặc tính đường truyền dẫn gửi tới thiết bị đầu cuối qua đường truyền Quá trình gọi trình biến đổi A/ D hay gọi điều chế Ở đầu thu để khôi phục lại dạng tín hiệu ban đầu người ta tiến hành thực bước biến đổi ngược lại với trình điều chế Quá trình gọi biến đổi D/A dải điều chế Ưu điểm loại truyền dẫn chất lượng truyền dẫn khơng phụ thuộc vào khoảng cách, mạng số rẻ, thích hợp mơi trường truyền dẫn, truyền tiếng nói, liệu, fax, telex, tín hiệu tin tức truyền hình Vì tín hiệu số, tín hiệu rời rạc nên chống tích lũy nhiều đường truyền Do sử dụng lặp tái tạo đường truyền chất lượng thu tuyệt hảo Cấu hình kiểu truyền tin PCM Đầu vào Lấy mẫu Tương tự Mã Hoá Tái tạo trễ Đầu số Giải Mã Đầu số Hình 4: Cấu hình kiểu truyền tin PCM Lọc Đầu Tương t Mạc Huy Điệp Đồ án tốt nghiệp II CÁC QUÁ TRÌNH CƠ BẢN CỦA PHƯƠNG PHÁP PCM Lấy mẫu: Lấy mẫu trình biến đổi chuỗi tín hiệu liên tục thành xung PAM có chu kỳ xác định biên độ thay đổi Đây bước kỹ thuật biến đổi tín hiệu liên tục thành không liên tục Kỹ thuật phải theo quy luật cho tín hiệu rời rạc phải mang đầy đủ tin tức tín hiệu tương tự để tái tạo cách trung thực đầu thu Theo thuyết Shannon tín hiệu ban đầu khơi phục tiến hành lấy mẫu phần tử tín hiệu truyền chu kỳ hai lần nhanh tần số cao Quá trình lấy mẫu nhà bác học người Nga Kachenhicop phát biểu thành định luật sau: Một tín hiệu X (t) liên tục thời gian t có phổ hữu hạn F hồn tồn xác định bời giá trị rời rạc X (K  t) K = 0, 1, 2, 3, , n khoảng cách  t không vượt nửa chu kỳ tần số cao tín hiệu lấy mẫu m(t) s(t) s(t)x m(t) t Thiết bị nhận t TS m(t) Hình 5: Quá trình lấy mẫu Trong kỹ thuật điện thoại tần số xác định từ 0,3  3,4 KHz đảm bảo Nhưng thực tế tiếng nói người có phổ từ vài chục Hz đến cao M¹c Huy §iƯp  §å ¸n tèt nghiƯp nhiều Vì trước lấy mẫu phải cho tín hiệu qua lọc thơng thấp để hạn chế phổ tiếng nói 3,4 KHz Đây tần số F max Theo định luật lấy mẫu tần số lấy mẫu phải lớn lần F max Nó quy chuẩn KHz - Tần số lẫy mẫu gọi f s: fs  Fmax Chu kỳ lấy mẫu gọi Ts Ts = 1/f s Theo quy chuẩn tín hiệu đầu thu khôi phục dạng nguyên thủy ban đầu Nếu fs  2Fmax xảy tượng chồng phổ phổ gốc bị méo tín hiệu khơi phục khơng giống tín hiệu gốc X(j) Hình 5: Sự chồng phổ * Mạch lấy mẫu thực tế: K1 X(t) K2 PAM Hình 6: Mạch lấy mẫu Q trình lấy mẫu mơ tả qua bốn giai đoạn: - Giai đoạn 1: giai đoạn chuẩn bị Khóa K 1, K2 hở mạch, điện áp tụ C = Thời gian chuẩn bị T1 - Giai đoạn 2: khóa K1 đóng, K2 hở tụ, C nạp điện tới giá trị X (t) Thời gian giai đoạn lấy mẫu T2 M¹c Huy §iƯp  §å ¸n tèt nghiƯp - Giai đoạn 3: giai đoạn giữ mẫu Khóa K1, K2 hở, điện áp tụ C giá trị mẫu Thời gian giai đoạn giữ mẫu T3 - Giai đoạn 4: giai đoạn giải phóng mẫu Khóa K1 hở, K đóng, tụ C phóng điện qua K2 để chuẩn bị nạp mẫu Thời gian giải phóng mẫu T4 X(t) TS T1 T2 T3 T4 t Hình 7: Các giai đoạn lấy mẫu Lượng tử hóa: Trong trình lượng tử phạm vi thay đổi liên tục biên độ xung PAM quy thành số hữu hạn giá trị biên độ Giải biên độ chia thành nhiều khoảng Tất xung có biên độ nằm khoảng nhận giá trị Mỗi khoảng biên độ đặc trưng mức lượng tử Độ rộng hai mức lượng tử gọi bước lượng tử Mức lượng tử nằm hai bước lượng tử Người ta thực lượng tử hóa xung PAM mạch đặc biệt mạch người ta so sánh giá trị xung PAM với mức chuẩn cho trước tương ứng với mức lượng tử để định đưa vào mức hay mức khác Căn vào bước lượng tử hóa người ta phân biệt lượng tử tuyến tính hay lượng tử phi tuyến a Lượng tử hóa tuyến tính Lượng tử hóa tuyến tính cịn gọi lượng tử hóa có nghĩa bước lượng tử s Mạc Huy Điệp Đồ án tốt nghiệp Dạng sóng ban đầu Dạng sóng lượng tử Bước lượng tử Tạp âm lượng tử Hình 9: Lượng tử hố tuyến tính Do việc làm trịn biên độ mẫu xung nên không tránh khỏi sai số Sai số gọi tạp âm lượng tử Lượng tử hóa tuyến tính thường dùng tín hiệu có biến đổi mức khơng lớn, cịn tín hiệu có thay đổi mức lớn từ thấp đến cao áp dụng lượng tử hóa tuyến tính có tỷ số tín hiệu tạp âm lớn Muốn giảm tạp âm lượng tử ta phải giảm bớt bước lượng tử mức lượng tử tăng lên dẫn đến tăng kênh truyền tốc độ b Lượng tử hố khơng Dựa ngun tắc biên độ tín hiệu lớn bước lượng tử lớn Trong thiết bị ghép kênh dùng lượng tử hố khơng A(t) 4 3 2 -1 -2 T -3 -4 t